System DSP wymaga generowania przebiegu sinusoidalnego lub innego okresowego przebiegu. Jedna metoda używana do generowania tych przebiegów obejmuje głównie „NCO (oscylatory sterowane numerycznie), w których cyfrowy akumulator jest wykorzystywany do generowania adresu w sinusoidalnej tablicy LUT (tabela przeglądowa). System jest bardzo powszechny zarówno w oprogramowaniu, jak i sprzęcie. Pozwala to na natychmiastowe zmiany w obrębie chwilowej częstotliwości/fazy generowanego kształtu fali przy zachowaniu stałej właściwości fazy na wyjściu. Po połączeniu z a przetwornik cyfrowo-analogowy do generowania analogowego kształtu fali o/p, wtedy system jest znany jako DDS lub Direct Digital Synthesizer. W tym artykule omówiono przegląd a oscylator sterowany numerycznie lub podoficer – praca z aplikacjami.
Co to jest oscylator sterowany numerycznie?
Oscylator sterowany numerycznie to cyfrowy generator sygnału, który generuje synchroniczny przebieg o czasie dyskretnym i wartościach dyskretnych, który jest generalnie sinusoidalny, gdzie częstotliwość lub faza sygnału jest kontrolowana w projekcie. Oscylatory te są często łączone z przetwornikiem DAC (przetwornik cyfrowo-analogowy) na wyjściu, aby stworzyć bezpośredni DDS lub syntezator cyfrowy. Podoficerowie zapewniają wiele korzyści w porównaniu z innymi rodzajami oscylatorów pod względem dokładności, zwinności, niezawodności i stabilności. Tak więc wzmacniacze audio klasy D, generatory tonów, sterowanie oświetleniem, stateczniki fluorescencyjne i obwody strojenia radiowego korzystają z podoficerów. Oscylator sterowany numerycznie jest stosowany w różnych systemach komunikacyjnych, takich jak systemy radarowe, cyfrowe PLL, systemy radiowe, sterowniki wielopoziomowe PSK/ FSK modulatory lub demodulatory i wiele innych.
Cechy
Cechy oscylatorów sterowanych numerycznie obejmują:
Częstotliwość wyjściowa
Częstotliwość wyjściowa generowana przez NCO jest wysoka, co zależy głównie od nr. bitów Na przykład; rozmiar 20-bitowy generuje do 32 MHz, jednak rozmiar 16-bitowy może wygenerować tylko 500 kHz.
Elastyczne wyjście
Wyjście NCO można ustawić na stabilny cykl pracy, w przeciwnym razie na postać częstotliwości impulsów.
Działa w trybie uśpienia o niskim poborze mocy
Sterowany numerycznie oscylator może pracować w trybie uśpienia i jest niezależny od procesora.
Kilka źródeł zegara
Oscylator sterowany numerycznie może używać nie. źródeł zegarowych, zarówno wewnętrznych, jak i zewnętrznych.
N-bitowy timer/licznik Funkcjonalność
Oscylator sterowany numerycznie może być również używany jako uniwersalny 20-bitowy timer/licznik w nowym trybie pracy.
Architektura oscylatora NCO
Architektura oscylatora sterowanego numerycznie jest pokazana poniżej. Ta architektura obejmuje dwie główne części PA (akumulator fazowy) i PAC (przetwornik faza-amplituda).
Akumulator fazowy dodaje wartość kontrolną częstotliwości do wartości utrzymywanej na jego wyjściu przy każdej próbce CLK. Przetwornik faza-amplituda zapewnia pasującą próbkę amplitudy ze słowem wyjściowym akumulatora fazowego, jak indeks w tabeli przeglądowej sygnału. Czasami interpolacja jest wykorzystywana w połączeniu z tablicą LUT w celu zwiększenia dokładności, a także zmniejszenia szumu błędu fazy. W oprogramowaniu oscylatora sterowanego numerycznie procedury matematyczne, takie jak szeregi potęgowe, mogą być używane do przekształcania fazy na amplitudę.
Po taktowaniu PA lub akumulator fazowy po prostu tworzy modulo 2^N sygnał piłokształtny, po czym jest on zmieniany przez PAC (przetwornik faza-amplituda) na próbkowaną sinusoidę. Tutaj „N” to nie. przenoszonych bitów w akumulatorze fazowym.
Liczba przenoszonych bitów, takich jak „N”, określa rozdzielczość częstotliwościową oscylatora i jest zwykle znacznie wyższa w porównaniu z liczbą nie. bitów opisujących przestrzeń pamięci tablicy przeglądowej PAC.
Jeżeli pojemność przetwornika faza-amplituda wynosi 2^M, to słowo wyjściowe akumulatora fazowego należy zredukować do M-bitów, jak pokazano na powyższym rysunku. Ale te bity są używane do interpolacji. Redukcja słowa wyjściowego fazy nie zmienia dokładności częstotliwości, ale generuje zmienny w czasie okresowy błąd fazy, który jest głównym źródłem fałszywych produktów.
Dokładność częstotliwości w stosunku do częstotliwości CLK jest ograniczona jedynie dokładnością matematyki użytej do obliczenia fazy. Ponieważ oscylatory sterowane numerycznie są świadome fazy i częstotliwości i mogą być nieznacznie modyfikowane w celu generowania wyjścia z modulacją częstotliwości lub modulacją fazy poprzez sumowanie w odpowiednim węźle, w przeciwnym razie dają wyjścia kwadraturowe.
Jak działa oscylator sterowany numerycznie?
Moduł NCO wykorzystuje przepełnienie akumulatora do generowania sygnału wyjściowego. Tak więc przepełnienie akumulatora jest kontrolowane poprzez modyfikowalną wartość przyrostu zamiast pojedynczego sygnału CLK. Daje to korzyść w porównaniu z prostym licznikiem sterowanym zegarem, ponieważ stopień podziału nie zmienia się o ograniczoną wartość dzielnika preskalera lub postskalera. Oscylator sterowany numerycznie jest bardzo przydatny w zastosowaniach, w których wymagana jest dokładność częstotliwości i doskonała rozdzielczość przy stałym cyklu pracy.
Oscylator sterowany numerycznie po prostu działa poprzez częste dodawanie stałej wartości do akumulatora. Tak więc dodatki będą miały miejsce przy wejściowej szybkości CLK. Czasami akumulator przepełni się przez przeniesienie, które jest wyjściem surowego podoficera. Efektywnie zmniejsza to wejście CLK poprzez stosunek wartości zawartej do najwyższej wartości akumulatora.
Ponadto wyjście NCO można modyfikować, po prostu rozciągając impuls. Następnie zmodyfikowane wyjście NCO jest wewnętrznie dystrybuowane do innych urządzeń peryferyjnych i opcjonalnie wyprowadzane na pin wejścia/wyjścia. Przepełnienie akumulatora może również spowodować przerwę.
Okres NCO zmienia się w oddzielnych krokach, aby wygenerować średnią częstotliwość. Tak więc to wyjście zależy głównie od zdolności obwodu odbiorczego do uśrednienia wyjścia NCO w celu zmniejszenia niepewności.
Przepełnienie modułu NCO zależy głównie od następującego wzoru
Szybkość przepełnienia akumulatora = wartość przepełnienia akumulatora/częstotliwość CLK wejścia + wartość przyrostu.
Co to jest akumulator fazowy?
Jest to licznik modulo-N, który zawiera 2^N warunków cyfrowych, które są zwiększane dla każdego sygnału wejściowego zegara systemu. Wielkość przyrostu zależy głównie od wartości słowa strojenia, a M jest stosowane do stopnia dodawania akumulatora. Słowo strojenia po prostu naprawia przyrosty licznika w rozmiarze kroku.
Zalety oscylatora NCO
Oto zalety oscylatora sterowanego numerycznie.
- Oscylator sterowany numerycznie oferuje wiele korzyści w porównaniu z innymi typami oscylatorów pod względem stabilności, dokładności i niezawodności.
- Oscylatory te mają elastyczną architekturę, dzięki czemu łatwo umożliwiają programowanie, takie jak częstotliwość lub faza w locie.
- Oscylatory sterowane numerycznie mają kilka zalet w porównaniu z innymi rodzaje oscylatorów pod względem zwinności, dokładności, stabilności i niezawodności.
- Korzyści z NCO pozwalają projektantom szybciej projektować płytki, zmniejszać zużycie energii, oszczędzać miejsce na pokładzie i obniżać koszty.
Zastosowania oscylatora NCO
Zastosowania oscylatorów sterowanych numerycznie obejmują następujące.
- Oscylator sterowany numerycznie ma zastosowanie tam, gdzie wymagana jest dokładność wysokich częstotliwości, liniowa kontrola częstotliwości i doskonała rozdzielczość przy stałym cyklu pracy, np. sterowanie statecznikiem i oświetleniem, zasilacze rezonansowe i generatory tonów.
- Podoficerowie to normalne obwody cyfrowe, które są wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań synchronizacji, takich jak konwersja szybkości, synteza częstotliwości i generowanie CLK.
- NCO jest używany głównie do generowania głównych sygnałów na chipie, takich jak sinus, cosinus, LFM lub liniowa modulacja częstotliwości, gaussowski w SoC.
- Moduł NCO jest timerem generującym sygnał wyjściowy przy wykorzystaniu przepełnienia akumulatora.
- Są one bardzo istotne w zastosowaniach obwodów strojenia radiowego, sterowania oświetleniem, stateczników fluorescencyjnych, generatorów tonów i wzmacniaczy audio klasy D.
- Są one często używane w połączeniu z przetwornikiem cyfrowo-analogowym w celu zaprojektowania DDS (bezpośredniego syntezatora cyfrowego).
- Jest to cyfrowy generator częstotliwości, służący do czyszczenia zaszumionego sygnału i/p oscylatora.
Jest to liniowy programowalny generator częstotliwości używany do generowania częstotliwości do 32 MHz.
A więc o to chodzi przegląd normalnie sterowanego oscylatora który działa po prostu poprzez dodanie przyrostu do wewnętrznego akumulatora na rosnącym zboczu każdego wejściowego sygnału zegarowego. Tak więc częstotliwość wyjściowa podoficera jest proporcjonalna do nie. cykli dochodzi do przepełnienia akumulatora. Oto pytanie do ciebie, co to jest oscylator?
